CN105920960B - 去除气溶胶中细颗粒物的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供去除气溶胶中的细颗粒物的方法和系统，利用包含相互平行的片状构件和片状构件之间的干扰物的细颗粒物捕获装置，使气溶胶在片状构件之间的通道中形成湍流，利用湍流涨落、热泳力和/或蒸汽压梯度力的作用，使气溶胶中的细颗粒物沉降到片状构件的外表面，同时使所述片状构件外表面上形成水膜，防止沉降的颗粒物被气流二次携带。本发明的方法和系统可以有效去除气溶胶中的细颗粒物，特别是亚微米颗粒物，大幅降低其数浓度。

Description

去除气溶胶中细颗粒物的方法和系统

技术领域

本发明涉及工业废气及空气净化领域，具体涉及去除气溶胶，特别是含湿气溶胶中细颗粒物，特别是亚微米颗粒物的方法和系统。

背景技术

气溶胶(aerosol)由固体或液体颗粒物分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体颗粒物，其大小为0.001～100μm(微米)，分散介质为气体。对于气溶胶，颗粒物的数目远比颗粒物的质量对其特性影响更大，所以通常按照单位体积内颗粒物的数目来计算其浓度，简称为数浓度。

天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟气，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的含固体粉尘的废气，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。

霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍混浊现象，这里的干尘粒指的是干气溶胶粒子。一般情况下，当能见度在1～10km时可能既有干气溶胶的影响(即霾的影响)，也可能有水滴的贡献(即轻雾的贡献)，且不易区分，所以就被称为“雾-霾”现象。如果大气中没有气溶胶粒子作为云雾的凝结核(或冰核)，则无法形成雾，所以雾和霾的背后都与气溶胶粒子有关。

细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的固体颗粒物或液滴(简称PM2.5)。虽然PM2.5在大气成分中含量很少，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

亚微米颗粒物是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于1μm的固体颗粒或液滴(简称PM1)。PM1粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5可以进入人的肺部，而PM1甚至可以进入人的血液。PM1在PM2.5中的质量占比不高，但数浓度比却接近90％。

工业生产中会产生大量的含湿气溶胶(相对湿度80％以上)，此类气溶胶中会含有一定量的微细粉尘、可凝结颗粒物、小液滴等细颗粒物。常规的湿式除尘器,多是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者利用水和粉尘的充分混合作用，或使颗粒增大或留于固定容器内达到水和粉尘分离效果，实际应用表明此类技术对于高湿度气溶胶中的粗颗粒物去除效果较佳，对其中的细颗粒物去除效果不佳，难于满足日益提高的环保要求。

当前去除废气中的细颗粒物的主要技术为袋式除尘技术与静电除尘技术，前者较后者效率更高。袋式除尘技术在高湿度气溶胶中应用时，易出现粉尘层吸水板结问题，影响正常清灰，不能连续运行。静电除尘技术中有一种湿电除尘技术，可用于处理高湿度气溶胶，近些年，一些企业开始应用湿式电除尘器对高湿度气溶胶进行除尘处理，按质量浓度计，可达到70％左右的去除效率，但受荷电机制限制，粒子粒径越小，荷电越困难，其对于含湿气溶胶中的亚微米粒子的去除效率并不高，按照数浓度计算的去除效率并不高，而且造价昂贵、运行成本高、设备腐蚀故障频发，难于普遍推广。

发明内容

本发明的目的是提供能有效去除气溶胶中细颗粒物，特别是亚微米颗粒的系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供去除气溶胶中细颗粒物的方法，包括：使气溶胶通过细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气溶胶的流动方向，相邻片状构件之间形成通道，以使得气溶胶在通道间形成湍流；并且使所述片状构件外表面上形成水膜；由此使得所述细颗粒物沉降到所述片状构件的外表面上，并通过水膜流动而被去除。

在一些实施方案中，相邻片状构件之间的间距与片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。在优选实施方案中，相邻片状构件之间的间距与片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于2倍的湍流强度。

在一些实施方案中，气溶胶的相对湿度在60％以上。在优选的实施方案中，气溶胶的相对湿度为饱和、近饱和或过饱和。

在一些实施方案中，所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低2℃以上。在优选的实施方案中，所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低5℃以上。在更优选的实施方案中，所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低10℃以上。

在一些优选的实施方案中，所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。所述冷却液可以是水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。

在优选的实施方案中，所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。在一些实施方案中，翅片管换热器是常规管式换热器。所述翅片管换热器更优选是翅片热管换热器。

在另一些优选的实施方案中，所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

在一些实施方案中，细颗粒物捕获装置由金属材料，如铝、铜和钢中的一种或多种复合制成。

在优选的实施方案中，细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

在另一些优选的实施方案中，所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物。气溶胶在两个半导体热电片的冷端之间的通道中形成湍流。

在一些实施方案中，所述片状构件外表面的温度低于气溶胶的温度，使得气溶胶中的水分冷凝在所述片状构件的外表面形成水膜。

在另一些实施方案中，向所述片状构件的外表面上喷水或水溶液，以在所述片状构件的外表面形成水膜。

在一些实施方案中，所述细颗粒物捕获装置为在气溶胶流动方向的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

在一些实施方案中，所述细颗粒物捕获装置为沿气溶胶流动方向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气溶胶流动方向的一个横截面上。相邻两组细颗粒物捕获装置可以错排布置或顺排布置。

在一些实施方案中，在所述气溶胶通过所述细颗粒物捕获装置之后，利用其它颗粒物捕集装置，例如除雾器或除尘器进一步去除大粒径液滴颗粒物。

在一些实施方案中，在气溶胶在通过细颗粒物捕获装置之前，进行预处理，以提高其相对湿度。

在一些实施方案中，气溶胶在片状构件之间的流速优选为2-20m/s。

本发明中，所述气溶胶包括但不限于高湿度烟气，特别是经过湿法脱硫处理的高湿度烟气。

根据本发明的另一个方面，提供去除气溶胶中细颗粒物的系统，包括：供气溶胶流动的气流通道，该气流通道内设有细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气流走向。

在一些实施方案中，相邻片状构件之间的间距与片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。在优选的实施方案中，相邻片状构件之间的间距与片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于2倍的湍流强度。

在一些优选的实施方案中，所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。所述冷却液可以是水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。在优选的实施方案中，所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。所述翅片管换热器可以是常规管式换热器，更优选是翅片热管换热器，更优选是分离式热管换热器。。

在另一些优选的实施方案中，所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

在一些实施方案中，所述细颗粒物捕获装置由金属材料，如铝、铜和钢中的一种或几种复合制成。

在优选的实施方案中，细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

在另一些优选的实施方案中，所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物。

在一些实施方案中，在所述细颗粒物捕获装置的一侧或两侧设置有喷淋装置，用于向所述片状构件的外表面上喷水或水溶液。

在一些实施方案中，所述细颗粒物捕获装置为在气流通道的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

在一些实施方案中，所述细颗粒物捕获装置为沿着气流通道走向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气流通道的一个横截面上。相邻两组颗粒物捕获装置可以错排布置或顺排布置。

在一些实施方案中，在气流通道中细颗粒物捕获装置之后，设置其它颗粒物捕集装置，例如除雾器或除尘器。

在一些实施方案中，在气流通道中细颗粒物捕获装置之前，设置用于提高气溶胶相对湿度的预处理装置。

本发明利用细颗粒物捕获装置处理高湿度气溶胶，其结构有利于形成湍流，借助湍流涨落，可造成细颗粒物在平行壁面间的碰并沉降；而且金属片状构件导热性能强，作为冷却器时，可在翅片表面与气溶胶间形成较大的温度梯度，利用热泳力推动细颗粒物向翅片表面移动；此外，对高湿度气溶胶进行降温，会导致水蒸汽凝结，既可以在气溶胶中产生蒸汽压梯度差，形成蒸汽压梯度力，进一步推动细颗粒物向翅片表面移动；同时在翅片管外表面形成水膜，防止沉降的颗粒物被气流二次携带。

气溶胶通过细颗粒物捕获装置降温后，形成一定的蒸汽过饱和度，气溶胶中逃逸出的颗粒物在过饱和湿气溶胶中作为凝结核，被凝结水包裹长大，可进一步在后面的除雾器、湿电除尘器、文丘里除尘器等颗粒物捕集装置中被去除。由此可实现高湿度气溶胶中的细颗粒物的高效去除，实现电力、钢铁、化工、木材加工等行业中的废气净化及空气净化。

具体而言，本发明涉及以下方案：

方案1.去除气溶胶中细颗粒物的方法，包括：使气溶胶通过细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气溶胶的流动方向，相邻片状构件之间形成通道，以使得气溶胶在通道间形成湍流；并且使所述片状构件外表面上形成水膜；由此使得所述细颗粒物沉降到所述片状构件的外表面上，并通过水膜流动而被去除。

方案2.根据方案1的方法，其中相邻片状构件之间的间距与所述片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。

方案3.根据方案1或2的方法，其中气溶胶的相对湿度在60％以上。

方案4.根据方案3的方法，其中气溶胶的相对湿度为饱和、近饱和或过饱和。

方案5.根据方案1-4任一项的方法，其中所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低2℃以上。

方案6.根据方案5的方法，其中所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低5℃以上。

方案7.根据方案1-6任一项的方法，其中所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。

方案8.根据方案7的方法，其中所述冷却液为水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。

方案9.根据方案7或8的方法，其中所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。

方案10.根据方案9的方法，其中所述翅片管换热器是翅片热管换热器。

方案11.根据方案1-6任一项的方法，其中所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

方案12.根据方案7-11任一项的方法，其中所述细颗粒物捕获装置由金属材料制成。

方案13.根据方案12的方法，其中所述细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

方案14.根据方案1-6任一项的方法，其中所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物，气溶胶在两个半导体热电片的冷端之间的通道中形成湍流。

方案15.根据方案1-14任一项的方法，其中所述片状构件外表面的温度低于气溶胶的温度，使得气溶胶中的水分冷凝在所述片状构件的外表面形成水膜。

方案16.根据方案1-14任一项的方法，其中向所述片状构件的外表面上喷水或水溶液，以在所述片状构件的外表面形成水膜。

方案17.根据方案1-16任一项的方法，其中所述细颗粒物捕获装置为在气溶胶流动方向的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

方案18.根据方案1-16任一项的方法，其中所述细颗粒物捕获装置为沿气溶胶流动方向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气溶胶流动方向的一个横截面上。

方案19.根据方案18的方法，其中相邻两组细颗粒物捕获装置错排布置或顺排布置。

方案20.根据方案1-19任一项的方法，其中在所述气溶胶通过所述细颗粒物捕获装置之后，利用其它颗粒物捕集装置进一步去除大粒径液滴颗粒物。

方案21.根据方案20的方法，其中所述其它颗粒物捕集装置是除雾器或除尘器。

方案22.根据方案1-21任一项的方法，其中在所述气溶胶在通过细颗粒物捕获装置之前，进行预处理，以提高其相对湿度。

方案23.根据方案1-22任一项的方法，其中所述气溶胶在片状构件之间的流速为2-20m/s。

方案24.去除气溶胶中细颗粒物的系统，包括：供气溶胶流动的气流通道，该气流通道内设有细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气流走向。

方案25.根据方案24的系统，其中相邻片状构件之间的间距与所述片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。

方案26.根据方案24或25的系统，其中所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。

方案27.根据方案26的系统，其中所述冷却液为水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。

方案28.根据方案26或27的系统，其中所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。

方案29.根据方案28的系统，其中所述翅片管换热器是翅片热管换热器。

方案30.根据方案29的系统，其中所述热管换热器是分离式热管换热器。

方案31.根据方案24或25的系统，其中所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

方案32.根据方案26-31任一项的系统，所述细颗粒物捕获装置由金属材料制成。

方案33.根据方案32的系统，其中所述细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

方案34.根据方案24或25的系统，其中所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物。

方案35.根据方案24-34任一项的系统，其中在所述细颗粒物捕获装置的一侧或两侧设置有喷淋装置，用于向所述片状构件的外表面上喷水或水溶液。

方案36.根据方案24-35任一项的系统，其中所述细颗粒物捕获装置为在气流通道的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

方案37.根据方案24-35任一项的系统，其中所述细颗粒物捕获装置为沿着气流通道走向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气流通道的一个横截面上。

方案38.根据方案37的系统，其中相邻两组细颗粒物捕获装置错排布置或顺排布置。

方案39.根据方案24-38任一项的系统，其中在气流通道中细颗粒物捕获装置之后，设置其它颗粒物捕集装置。

方案40.根据方案39的系统，其中所述其它颗粒物捕集装置是除雾器或除尘器。

方案41.根据方案24-40任一项的系统，其中在气流通道中细颗粒物捕获装置之前，设置用于提高气溶胶相对湿度的预处理装置。

附图说明

图1是本发明的去除高湿度气溶胶中细颗粒物的方法的示意图。

图2是以热电片作为片状构件的细颗粒物捕获装置的结构示意图。

图3是一组细颗粒物捕获装置的排列方式示意图。

图4是多组细颗粒物捕获装置的排列方式示意图。

图5是翅片管换热器的结构示意图。

图6是本发明的去除高湿度气溶胶中细颗粒物的方法的另一示意图。

图7是本发明的去除高湿度气溶胶中细颗粒物的方法的另一示意图。

图8是本发明的去除高湿度气溶胶中细颗粒物的方法的另一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

根据气溶胶力学分析，粒子尺寸在10μm以下时，跟粒子惯性迁移相关的力多小于粘性曳力，粒子在气体中的跟随性很好，难于分离。本发明借助湍流涨落和/或小空间尺度中热泳力、蒸气压梯度等微观力的作用结合使细颗粒物沉降在壁面上，并藉由壁面上的水膜带走细颗粒物，从而达到去除细颗粒物的效果。

如图1所示，本发明的去除气溶胶中细颗粒物的方法包括：使气溶胶通过细颗粒物捕获装置1，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件2以及片状构件之间的干扰物3，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于高湿度气溶胶的流动方向，相邻片状构件之间形成通道，以使得气溶胶在通道间形成湍流；并且使所述片状构件外表面上形成水膜；由此使得所述细颗粒物沉降到所述片状构件的外表面上，并通过水膜流动而被去除。

以下理论可用于解释本发明。

一方面，当气溶胶在相互平行的片状构件形成的通道中形成湍流时，湍流涨落可造成细颗粒物在片状构件的外表面间碰撞和沉淀，强化细颗粒物向片状构件外表面的沉降。片状构件外表面上存在的水膜对沉降的细颗粒物产生吸附力，避免沉降的细颗粒物被高湿度气溶胶二次携带走，并可以通过水膜流动将细颗粒物排出。

湍流又称紊流，是一种不规则流动现象，流体在流道中的流速增大到一定的数值后，流体的流动状态即由层流变为湍流。流动气体处于层流还是湍流，通常用其雷诺数(Re)进行判断。雷诺数是在流动条件下流体的惯性力与粘性力的无量纲比值。雷诺数可以表征流体流动特性(即层流或湍流)。雷诺数的计算和流体流动状态的确定在本领域技术人员掌握的技术之内。

雷诺数Re的计算公式为：

式中：ρ是流体密度，v是流体流速，μ是＝流体粘度，L是特征长度。

术语“特征长度”是本领域技术人员熟知的。例如，当气体流过圆形管道时，术语“特征长度”为管道的当量直径。当流体流过平板时，术语“特征长度”为自板端向后流过的距离。

研究表明，当流体在平面上流动，雷诺数大于500000时，方为湍流，当流体绕干扰物流动，雷诺数大于5000时，就可形成湍流(参见《边界层理论》，德国，h.史里希廷，徐燕侯翻译，科学出版社，1991年2月)。因此在本发明中，在片状构件之间设置干扰物，使得气溶胶形成对干扰物的绕流，以利于产生湍流。以气体流速10m/s，在外径65mm,基管外径25mm的翅片管间流动为例，如果气体在同等尺寸的平板间流动，雷诺数约为30000，为层流；而在翅片管的情况下，由于基管的存在，气体绕基管流动，雷诺数约为13000，为湍流，因此，在片状构件之间设置干扰物更有利于湍流的形成。

“湍流涨落”是指在湍流中，存在和气流方向相垂直的气流分速度的现象。依据气溶胶力学理论，细颗粒物在层流中主要靠推动力较弱的分子热运动(布朗运动)进行扩散，细颗粒物向片状构件外表面沉降的几率很小。但如果气流在片状构件之间形成湍流，由于湍流涨落，和气流方向相垂直的分速度可以携带细颗粒物向片状构件外表面沉降。

气流湍流涨落的强弱通常用湍流强度来表征，湍流强度为湍流分速度与平均速度的比值，其计算公式为：

式中I是湍流强度，Re是雷诺数。当雷诺数在5000-20000范围内时，对应的湍流强度为0.055-0.046。

为了达到去除细颗粒物的效果，相邻片状构件形成的通道在气流流动方向上的长度应当足够长，片状构件之间的间距应当足够小。气流在通道中停留时间越长，细颗粒沉降的效果越好。

片状构件外表面上水膜的形成对于本发明的实现是必要的。气体流动会对所接触的颗粒物形成粘性曳力，粘性曳力的大小与流速的平方成正比，与颗粒物直径的平方成正比。对于直径为1μm的颗粒物，当其沉降在干燥壁面时，2m/s以上的风速所形成的粘性曳力会大于细颗粒物自身重力，细颗粒物重新被携带回气流内部。所以在干燥壁面上，即使有细颗粒物的沉降，也很容易被经过的气流二次携带走，去除效果不理想。如果壁面上形成水膜，水的表面张力约为0.07N/m，会对浸润其中的颗粒物形成吸附力，此情况下，假定该直径为1μm的颗粒物一半浸入水中，水的表面张力乘以粒子周长，为克服粘性曳力的吸附力，此时颗粒物如要被二次携带，所需气流流速要达到400m/s，考虑到实际运行时气流流速不会超过30m/s，所有沉降到水膜上的细颗粒物全被捕捉去除。所以壁面是否湿润，对细颗粒物的去除效率影响很大。

片状构件外表面上的水膜可以是气溶胶中水蒸气凝结形成，也可以通过外部喷淋水或水溶液形成。如通过气溶胶中水蒸气凝结形成水膜，则需要片状构件外表面的温度低于气溶胶的温度，气溶胶湿度越大，形成水膜所需的温差越小，反之，气溶胶湿度越小，形成水膜所需的温差越大。通常，当气溶胶相对湿度为约60％时，形成凝结水膜所需的温差为至少8-10℃，当气溶胶相对湿度为约80％时，形成凝结水膜所需的温差为至少4-5℃，当气溶胶相对湿度为约90％时，仅需要2℃的温差就可以形成凝结水膜。本发明的气溶胶优选是湿度较高(相对湿度超过60％)的气溶胶，更优选相对湿度超过80％。

另一方面，当片状构件外表面与气流存在温差时，在片状构件外表面与气流之间会形成温度梯度，形成推动气流中颗粒物向冷壁运动的热泳力，温度梯度越高，热泳力越大。

热泳效应是指颗粒物在具有温度梯度的流体中运动时，由于冷热区分子与其碰撞时传递的动量不同，而在总体上表现为受到与温度梯度方向相反的力(即热泳力)的作用，使颗粒物产生与温度梯度相反的运动速度，并沉积于低温表面上的过程。由于温度梯度存在于冷壁面的边界层内，热泳效应是短程效应，仅在壁面边界层中发生。

热泳力的计算公式(参见《气溶胶力学》，科学出版社，1960年)为：

式中F是热泳力，Xa是气体导热系数，Xi是颗粒物导热系数，η是气体粘性系数，R是颗粒物半径，Γa是温度梯度，ρ是气体密度，T是气体温度。由于温度梯度存在于边界层内，温差越大，边界层厚度越小，则温度梯度越大。

根据流体力学理论，粘性曳力的计算公式为：

式中：F是粘性曳力，ξ是曳力系数，πR²-颗粒物投影面积，ρ-气体密度，U-气体流速。

由热泳力的计算公式可知，热泳力大小与温度梯度成正比，与颗粒物直径的一次方成正比，而粘性曳力的大小与颗粒物直径的平方成正比，因此在相同条件下，颗粒物直径越小，热泳力相对粘性曳力的比值越大，利用热泳力实现沉降的效果越明显。因此，本发明方法对于气溶胶中粒径更小的亚微米颗粒物的去除效率更高，可实现很高的颗粒物数浓度去除效率。

边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层，通常认为温度梯度、流速梯度主要存在在边界层内，边界层以上的流体流动可看作同温同流速的。边界层厚度的计算公式为：

其中θ是边界层厚度，L是特征长度，Re是雷诺数。雷诺数越大边界层厚度越小。当流体流过平板时，术语“特征长度”为自板端向后流过的距离。

再一方面，当气溶胶湿度较高，例如达到饱和(或近饱和)或过饱和时，气溶胶在片状构件外表面上凝结形成水膜后，在片状构件外表面与气溶胶间会产生蒸汽压梯度差，细颗粒物会受到指向片状构件外表面的蒸汽压梯度力，此力可以推动细颗粒物沉降到片状构件外表面上。

术语“蒸汽压梯度力”应当理解为，高湿气体中的水分在发生冷凝时，会引起气流与冷凝壁面间的蒸汽压梯度，并形成向着冷凝壁面的气体分子流，造成气体对其中的颗粒物相对两面的分子碰撞不同并致使颗粒物迁移，其运动方向指向冷凝面。与热泳力一样，蒸汽压梯度力也是微观力，蒸汽压梯度主要存在于冷壁面的边界层内。蒸汽压梯度力的计算较为复杂，可以看做介于不考虑其他气体成分分压，仅存在水蒸气压力梯度时，所产生的气压梯度力，与假定气体总气压不变，水蒸气分压变化时产生的斯蒂芬流的推动力这两个计算数值之间的一个数值。简单地说，蒸汽压梯度力大小与蒸汽压梯度成正比，与颗粒物直径的三次方成正比。气体相对湿度越大，边界层厚度越小，蒸汽压梯度越大。要利用蒸汽压梯度力，需要气体本身的相对湿度较高(最好是近饱和、饱和或过饱和气体)。

在满足条件的情况下，蒸汽压梯度力可与热泳力叠加，共同推动细颗粒物沉降到片状构件外表面上。此时，气溶胶中的细颗粒物在湍流涨落强化沉降的同时，在热泳力和蒸汽压梯度力的作用下克服粘性曳力的阻碍，沉降于片状构件外表面。片状构件外表面上形成的水膜可以保证沉淀的细颗粒物不会被气流再次携带走。

上述因素(湍流涨落、热泳力，蒸汽压梯度力)可推动细颗粒物向片状构件外表面沉降，同时还会导致气溶胶中不同粒径的粒子产生速度差，促进颗粒物间的碰并，两者的效果都会导致气溶胶中细颗粒物的数浓度的降低。

本发明的细颗粒物捕获装置中，片状构件为至少两个，即可以是两个或更多个，例如三个、四个、五个或更多个。多个片状构件可以通过增加与气流接触的外表面面积增加向其外表面沉降的细颗粒物的数量。

本发明的“片状构件”是指基本上为片状的构件，该构件的外表面可以具有一定的弧度或角度，只要整体上大体是片状的即可。例如，为了使细颗粒物捕获装置整体上稳固，可以使片状构件与干扰物相接处略厚，远离干扰物的自由端略薄。

当使用本发明的装置捕获气溶胶中的细颗粒物时，所述装置放置的位置应当使得平行构件基本上平行于气流走向。

本发明中所述的“基本上平行”并不排除相互平行的线和/或面上存在弧度或相对呈一定角度，仅要求形成它们之间有大致相同的距离，总的来说，“基本上平行”包括完全平行的状态和并非完全平行但基本上平行的状态，在该并非完全平行但基本上平行的状态，基本上可以获得期望的效果。具体地，术语“基本上平行”包括线和面或者面和面完全平行的状态，以及它们从完全平行状态相对移动0°至10°的情况。

为了达到去除细颗粒物的效果，片状构件在气流流动方向上的长度应当足够长，以使得气流通过片状构件的停留时间足够长。片状构件在气流流动方向上的长度优选为至少45mm，更优选为至少60mm。相邻片状构件之间的间距应当足够小，相同时间内，增大片状构件间颗粒物运动到片状构件表面的几率。相邻片状构件之间的间距优选为15mm以下，更优选为8mm以下。为了使细颗粒物在气流流过通道的时间内足以大量沉降在片状构件的外表面上，优选相邻片状构件之间的间距与片状构件在气流流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度，更优选小于2倍的湍流强度。进一步优选地，相邻片状构件之间的间距与片状构件在气流流动方向上的长度的比值小于0.22、小于0.184、小于0.11、或小于0.092。相邻片状构件之间的间距可以是相邻片状构件的中心线之间的间距；也可以是相邻片状构件的相邻外表面之间的间距，例如上部片状构件的下表面与下部片状构件的上表面之间的间距(当片状构件上下相邻放置时)，或者前部片状构件的后表面与后部片状构件的前表面之间的间距(当片状构件前后相邻放置时)。

为了使气溶胶在流过片状构件间通道时形成湍流，在片状构件之间设置干扰物。干扰物可以贯穿所有片状构件，优选垂直贯穿所有片状构件。干扰物的形状可以是任意适合的形状。

在优选的方案中，干扰物为贯穿片状构件的空心管，管内通入冷却液(如水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等)，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。

在另一个优选的实施方案中，干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

由于金属材料的导热能力高于非金属材料，为了保证较大的温差，以利于热泳效应的实现，细颗粒物捕获装置优选为金属材料，例如由铝、铜和钢中的一种或几种复合制成。

为了进一步提高金属构件的使用寿命，还可对金属构件作专门的防腐处理。如对钢、铜、铝等材质的金属构件作防腐材料喷涂处理或钝化处理。

在另一个优选的实施方案中，所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物。如图2所示，所述细颗粒物捕获装置包括上部半导体热电片7和下部半导体热电片10，利用上部电源6在上部半导体热电片7中接通直流电源后，形成上部热端9和上部冷端8，利用下部电源13在下部半导体热电片10中接通直流电源后，形成下部热端12和下部冷端11，上部冷端8和下部冷端11之间形成通道，并具有干扰物3，气溶胶在该通道中形成湍流。

术语“半导体热电片”也叫半导体制冷片。它是以帕尔帖效应为基础的一种制冷技术。它的简单工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65℃之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。当两个冷端相对的半导体热电片处于工作状态时，使气溶胶流过两个半导体热电片的冷端之间的通道，气溶胶与冷端接触并与冷端之间形成温差。

在片状构件外表面和度气溶胶之间形成温差的其它方法是本领域技术人员公知的。

本发明的去除气溶胶中细颗粒物的方法中，当气量较大时，可以在气溶胶流动方向的横截面上，并列布置多个细颗粒物捕获装置(又称为一组细颗粒物捕获装置，其中多个细颗粒物捕获装置彼此隔开适当的距离)，如图3所示。考虑到一组细颗粒物捕获装置的捕获效果有限，可沿着气溶胶流动方向布置多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置位于气溶胶流动方向的一个横截面上，相邻两组细颗粒物捕获装置可以顺排布置，也可以错排布置(如图4所示)，以强化烟气的湍流。

当使用多个细颗粒物捕获装置时，针对每个细颗粒物捕获装置单独计算雷诺数、湍流强度、边界层厚度、热泳力和粘性曳力。

在特别优选的实施方案中，所述细颗粒物捕获装置为翅片管换热器，如图5所示。翅片管换热器的翅片即为所述的片状构件，翅片外径D相应于片状构件长度。换热器基管构成所述干扰物。为了便于测量和计算，在使用翅片管换热器时，可以用翅片节距代表片状构件外表面之间的间距。翅片节距t优选为小于15mm，更优选为小于8mm。翅片高h优选为大于10mm，更优选为大于18mm。翅片节距t与翅片外径D的比值小于4倍的湍流强度，更优选小于2倍的湍流强度。

“翅片管换热器”是本领域技术人员所熟知的。翅片管又称鳍片管或肋片管，通常由基管和其表面上增加的翅片组合而成，使得基管表面得到扩展，管内、外流体通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，从而提高了换热效率。基管通常为圆管，也可以是扁平管或椭圆管。翅片形状可以是任何适合的形状，翅片可以装设在管内侧和/或管外侧，取决于换热器应用的场合以及换热器基管内外的具体流体种类。翅片管换热器的基管中可通入冷却液，气溶胶在管外翅片间流动，气溶胶的热量经过翅片、管壁传给管内的冷却液，从而实现了翅片管内外的热量交换。

更优选地，在本发明中，所采用的翅片管换热器是翅片热管换热器。热管又称“封闭两相传热系统”，即在一个封闭体系内，依靠流体的相态变化(液相变成汽相和汽相变成液相)传递热量的装置。热管由于靠工质的相变传热，具有优异的传热特性。热管的相当导热系数比铜铝高出几十甚至上百倍，因而有超导热体之称。与外形尺寸完全相同的普通翅片管换热器相比，传递相同的功率时，热管具有良好的轴向等温性，可形成更大的传热温差。典型的热管换热器由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成一定负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。本发明中，优选使用分离式热管换热器。

片状构件外表面上的水膜可以是气溶胶中水蒸气凝结形成。如通过气溶胶中水蒸气凝结形成水膜，则需要片状构件外表面上的温度低于气溶胶的温度，气溶胶湿度越大，形成水膜所需的温差越小，反之，气溶胶湿度越小，形成水膜所需的温差越大。通常，当气溶胶湿度为大约60％时，形成水膜所需的温差为至少8-10℃，当气溶胶湿度为大约80％时，形成水膜所需的温差为至少4-5℃，当气溶胶湿度为大约90％时，仅需要2℃的温差就可以形成水膜。

片状构件外表面上的水膜也可以通过外部喷淋水或水溶液形成，如图6所示，可以在细颗粒物捕获装置的一侧设置喷淋装置，向其外表面喷水或水溶液确保其湿润，以保证形成足够的水膜，同时对片状构件的外表面有冲洗作用，防止壁面结垢。在一些实施方案中，可以在细颗粒物捕获装置两侧都设置喷淋装置。

气溶胶经过细颗粒物捕获装置后，逃逸的颗粒物可作为凝结核吸湿长大，因此，在一些实施方案中，在细颗粒物捕获装置之后还可以设置其它颗粒物捕集装置，如除雾器、湿式除尘器等，对长大的液滴再次捕集，如图7所示。所述湿式除尘器例如可以是湿电除尘器或文丘里除尘器。

在一些实施方案中，可以在细颗粒物捕获装置的一侧或两侧设置喷淋装置，同时在细颗粒物捕获装置之后设置其它颗粒物捕集装置，如图8所示。

本发明中，气溶胶的流速优选为2-20m/s。

本发明中所述的气溶胶例如可以是燃煤锅炉脱硫后净烟气，天然气燃烧后的高湿烟气，木材处理车间所排放的高湿度废气及含有雾霾的空气等。本发明的气溶胶包括但不限于高湿度烟气，特别是经过湿法脱硫处理的高湿度烟气。

如气溶胶的相对湿度不够高，不能在换热器内快速形成蒸汽凝结时，可通过预处理提高其含湿率(加蒸汽，预降温，喷水等等)，再通过细颗粒物捕获装置。例如可以在细颗粒物捕获装置前增设喷嘴，喷入蒸汽或水，对气溶胶增湿；也可在细颗粒物捕获装置前增设预换热器，对气溶胶进行预降温，提高气溶胶的相对湿度。预换热器形式可以是任何形式的换热器，例如普通光管换热器。

本发明中所使用的术语“细颗粒物”指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的固体颗粒物或液滴(简称PM2.5)。本发明中所使用的术语“亚微米颗粒物“指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于1μm的固体颗粒或液滴(简称PM1)。

实施例1

一台300MW燃煤锅炉，产生的烟气经过湿法脱硫后成为近饱和湿烟气(相对湿度95％以上)，烟气量120万m³/h，烟温降到45-50℃左右，其中含有颗粒物30mg/Nm³，主要为粉尘及可凝结颗粒物，粒径分布主要在0.2-1μm，属于典型的高湿度气溶胶。

与脱硫塔相连的净烟道内设有多组细颗粒物捕获装置，此细颗粒物捕获装置形式为：金属翅片管换热器，冷却液为水，翅片管为金属复合材质，翅片节距为5mm，翅片高20mm，翅片管外径65mm，湿烟气与翅片温差在5℃以上。

细颗粒物捕获装置两侧还布置有喷淋装置，喷淋水溶液。

翅片管换热器换走湿烟气中部分热量，实现湿烟气降温冷凝，湿烟气中的细颗粒物在湍流涨落、热泳力、蒸汽压梯度力的推动下，沉降到翅片管外表面，以数浓度计算，去除效率在70％以上。

高湿烟气降温后形成蒸汽过饱和状态，大量的水蒸气陆续凝结出来，优先凝结在湿烟气中逃逸的颗粒物上，促进这些颗粒物的长大，这些颗粒物液滴最终经过碰撞、凝并可达到粒径15-20μm以上。

细颗粒物捕获装置后设置水平烟道除雾器，超过15μm的大部分液滴，被除雾器去除，保证烟尘浓度低于3mg/Nm³，液滴逃逸浓度低于20mg/Nm³。

实施例2

一台30t燃煤锅炉，产生的烟气经过湿法脱硫后成为饱和湿烟气，烟气量为4万Nm³/h，烟温降到45-50℃左右，其中含有颗粒物30mg/Nm³，主要为粉尘及可凝结颗粒物，最大浓度粒径为1μm。

与脱硫塔相连的净烟道内设有多组细颗粒物捕获装置，此细颗粒物捕获装置形式为：翅片热管换热器，饱和湿烟气所在侧为蒸发段，环境空气所在侧为冷凝段，热管工质为氟利昂134A，蒸发段翅片管为金属复合轧制，翅片节距为5mm，翅片高20mm，翅片管外径65mm，翅片与烟气温差在5℃以上。

冷凝段(净烟道内)两侧还布置有喷淋装置，喷淋水溶液。

热管换热器换走湿烟气中部分热量，实现湿烟气降温冷凝，湿烟气中的细颗粒物在湍流涨落、热泳力、蒸汽压梯度力的推动下，沉降到翅片管外表面，以数浓度计算，去除效率在70％以上。

饱和湿烟气降温后形成蒸汽过饱和状态，大量的水蒸气陆续凝结出来，优先凝结在湿烟气中逃逸的颗粒物上，促进这些颗粒物的长大，这些颗粒物液滴最终经过碰撞、凝并可达到粒径15-20μm以上。

细颗粒物捕获装置后设置水平烟道除雾器，超过15μm的大部分液滴，被除雾器去除，保证烟尘浓度低于3mg/Nm³，液滴逃逸浓度低于20mg/Nm³。

实施例3

一台燃气锅炉，所排放的燃烧后的烟气为近饱和湿烟气(相对湿度90％以上)，烟温约80℃，其中含有NO_x100mg/Nm³，另有可凝结颗粒物(主要为硝酸盐)及重金属颗粒物，粒径范围为0.2-1μm，虽然质量浓度不超过10mg/Nm³，但是数浓度巨大。

烟道内设有细颗粒物捕获装置，此细颗粒物捕获装置形式为：普通翅片管式换热器，湿烟气侧为吸热段，环境空气侧为散热段，热管工质为水。蒸发段为金属复合轧制翅片管，翅片节距为5mm，翅片高15mm，翅片管外径55mm，翅片与烟气温差在10℃以上。

换热器换走湿烟气中部分热量，实现湿烟气降温冷凝，湿烟气中的细颗粒物以数浓度计算，去除效率在70％以上。

湿烟气降温后形成水蒸汽过饱和状态，大量的水蒸气陆续凝结出来，优先凝结在湿烟气中逃逸的颗粒物上，促进这些颗粒物的长大，这些颗粒物液滴最终经过碰撞、凝并可达到粒径15-20μm以上。

此外，凝结水能够吸收烟气中的NO_x，特别是其中的NO₂，具备一定的脱硝能力。

细颗粒物捕获装置两侧还布置有喷淋水装置，喷淋水为普通工艺水，加入适量Na₂CO₃或NaOH，用于冲洗翅片管和维护翅片管表面的水膜，并可提高凝结水的碱性，以利于对NO_x的吸收。

细颗粒物捕获装置后设置水平烟道除雾器，超过15μm的大部分液滴，被除雾器去除，保证液滴逃逸浓度低于20mg/Nm³。

实施例4

一家木材加工工厂，所排废气含有大量水蒸气，废气温度50-60℃，有机酸浓度30mg/Nm³，粉尘约33mg/Nm³，有机碳43mg/Nm³。当地环保要求其粉尘(含有机碳)排放降到15mg/Nm³，该工况下，传统的袋式除尘器、静电除尘器都难于应用。

在车间出口与烟囱之间的烟道内设有细颗粒物捕获装置，此细颗粒物捕获装置形式为：热管换热器，湿烟气侧为蒸发段，环境空气侧为冷凝段，热管工质为氟利昂134A。蒸发段为金属复合轧制翅片管，翅片节距为5mm，翅片高15mm，翅片管外径55mm，翅片与烟气温差在5℃以上。

热管换热器蒸发段一侧还布置有喷淋装置，喷淋水溶液。

换热器换走高湿度废气中部分热量，实现高湿度废气降温，高湿度废气中的细颗粒物去除效率在60％以上(数浓度)。

废气降温后形成蒸汽过饱和状态，大量的水蒸气陆续凝结出来，优先凝结在湿烟气中逃逸的颗粒物上，促进这些颗粒物的长大，这些颗粒物液滴最终经过碰撞、凝并可达到粒径15-20μm以上。

细颗粒物捕获装置后设置水平烟道除雾器，超过15μm的大部分液滴，被除雾器去除，保证粉尘浓度低于10mg/Nm³，液滴逃逸浓度低于20mg/Nm³。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (37)

1.去除气溶胶中细颗粒物的方法，包括：使气溶胶通过细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气溶胶的流动方向，相邻片状构件之间形成通道，以使得气溶胶在通道间形成湍流；并且使所述片状构件外表面上形成水膜；其中所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低2℃以上，在片状构件外表面与气溶胶间形成温度梯度，形成热泳力推动所述细颗粒物向所述片状构件的外表面移动；由此使得所述细颗粒物沉降到所述片状构件的外表面上，并通过水膜流动而被去除；其中所述片状构件外表面上的水膜是由气溶胶中水蒸气凝结形成。

2.根据权利要求1的方法，其中相邻片状构件之间的间距与所述片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。

3.根据权利要求1或2的方法，其中气溶胶的相对湿度在60％以上。

4.根据权利要求3的方法，其中气溶胶的相对湿度为饱和、近饱和或过饱和。

5.根据权利要求1的方法，其中所述片状构件外表面的温度比气溶胶的温度低5℃以上。

6.根据权利要求1的方法，其中所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差。

7.根据权利要求6的方法，其中所述冷却液为水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求6或7的方法，其中所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。

9.根据权利要求8的方法，其中所述翅片管换热器是翅片热管换热器。

10.根据权利要求1的方法，其中所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

11.根据权利要求6或10的方法，其中所述细颗粒物捕获装置由金属材料制成。

12.根据权利要求11的方法，其中所述细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

13.根据权利要求1的方法，其中所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物，气溶胶在两个半导体热电片的冷端之间的通道中形成湍流。

14.根据权利要求1的方法，其中所述细颗粒物捕获装置为在气溶胶流动方向的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

15.根据权利要求1的方法，其中所述细颗粒物捕获装置为沿气溶胶流动方向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气溶胶流动方向的一个横截面上。

16.根据权利要求15的方法，其中相邻两组细颗粒物捕获装置错排布置或顺排布置。

17.根据权利要求1的方法，其中在所述气溶胶通过所述细颗粒物捕获装置之后，利用其它颗粒物捕集装置进一步去除大粒径液滴颗粒物。

18.根据权利要求17的方法，其中所述其它颗粒物捕集装置是除雾器或除尘器。

19.根据权利要求1的方法，其中在所述气溶胶在通过细颗粒物捕获装置之前，进行预处理，以提高其相对湿度。

20.根据权利要求1的方法，其中所述气溶胶在片状构件之间的流速为2-20m/s。

21.去除气溶胶中细颗粒物的系统，包括：供气溶胶流动的气流通道，该气流通道内设有细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气流走向；其中相邻片状构件之间的间距为15mm以下；

其中所述干扰物是贯穿片状构件的空心管道，管道内流通冷却液，用于维持片状构件外表面与气溶胶间的温度差；

或者，其中所述干扰物为贯穿片状构件的导热实心管，实心管外接冷源，通过热传导形成片状构件与气溶胶的温差。

22.根据权利要求21的系统，其中相邻片状构件之间的间距与所述片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。

23.根据权利要求21或22的系统，其中所述冷却液为水、氟利昂、甲醇、乙醇、丙酮、氨水等液体中的一种或多种的混合物。

24.根据权利要求21-22任一项的系统，其中所述细颗粒物捕获装置是翅片管换热器，换热器上的翅片构成所述片状构件，换热器基管构成所述干扰物。

25.根据权利要求24的系统，其中所述翅片管换热器是翅片热管换热器。

26.根据权利要求25的系统，其中所述热管换热器是分离式热管换热器。

27.根据权利要求21的系统，所述细颗粒物捕获装置由金属材料制成。

28.根据权利要求27的系统，其中所述细颗粒物捕获装置中的钢、铜、铝材质的金属构件经防腐材料喷涂处理或钝化处理。

29.去除气溶胶中细颗粒物的系统，包括：供气溶胶流动的气流通道，该气流通道内设有细颗粒物捕获装置，所述细颗粒物捕获装置包括至少两个片状构件以及片状构件之间的干扰物，所述片状构件基本上相互平行且基本上平行于气流走向；其中相邻片状构件之间的间距为15mm以下；

其中所述片状构件是半导体热电片，所述细颗粒物捕获装置包括两个冷端相对的半导体热电片以及热电片之间的干扰物。

30.根据权利要求29的系统，其中相邻片状构件之间的间距与所述片状构件在气溶胶流动方向上的长度的比值小于4倍的湍流强度。

31.根据权利要求21或29的系统，其中在所述细颗粒物捕获装置的一侧或两侧设置有喷淋装置，用于向所述片状构件的外表面上喷水或水溶液。

32.根据权利要求21或29的系统，其中所述细颗粒物捕获装置为在气流通道的横截面上并列布置的一组细颗粒物捕获装置。

33.根据权利要求21或29的系统，其中所述细颗粒物捕获装置为沿着气流通道走向上布置的多组细颗粒物捕获装置，每组细颗粒物捕获装置并列布置于气流通道的一个横截面上。

34.根据权利要求33的系统，其中相邻两组细颗粒物捕获装置错排布置或顺排布置。

35.根据权利要求21或29的系统，其中在气流通道中细颗粒物捕获装置之后，设置其它颗粒物捕集装置。

36.根据权利要求35的系统，其中所述其它颗粒物捕集装置是除雾器或除尘器。

37.根据权利要求21或29的系统，其中在气流通道中细颗粒物捕获装置之前，设置用于提高气溶胶相对湿度的预处理装置。